Феромоны подскажут мушке, где отложить яйца

Мушки дрозофилы откладывают яйца там, где личинки могут кооперировать или конкурировать за ресурсы в зависимости от размера группы. Так как эффект зависит о плотности, у индивида должен быть механизм, позволяющие ему оценить размеры группы. Однако такие механизмы изучены плохо.

Многие насекомые, включая дрозофил, откладывают яйца в каком-то одном общем месте, богатом нутриентами. Но если группа слишком велика, это может привести к росту конкуренции внутри вида и между видами, а также повысить вероятность обнаружения хищниками. Самка должна оценить наличие ресурсов, риски и пользу от того, что это место используют и другие самки. Ожидается, что принять решение ей помогают феромоны. Формирование места для откладывания яиц начинается с того, что мушки начинают посещать его. Самцы и самки после спаривания оставляют после себя 11-цис-вакценил ацетат (цВА) и другие гормоны. Считается, что они передают сигнал только при контакте, но неясно, могут ли они влиять на поведение самок на расстоянии.

В новой работе исследователи из Нидерландов, Швеции и США проанализировали, используют ли самки феромоны для того, чтобы понять, подходит ли им общее место для откладывания яиц или нет. Они предположили, что гормоны указывают на то, сколько мушек уже воспользовались этим местом и помогают самке принять решение.

Сначала авторы подтвердили, что чем больше мушек посещает субстрат, тем больше на нем накапливается феромонов. Концентрация феромонов повышается линейно. То есть концентрацию феромонов можно использовать как индикатор того, сколько мушек посетили заданную область.

Затем дрозофилам предоставлялся выбор из двух агарозных зон для откладывания яиц. Посреди этих зон находятся емкости с феромонами, покрытые сеткой, чтобы мушки не могли с ними контактировать напрямую. Феромоны добывали, экстрагируя их с тел самцов или самок после спаривания (девственные самки не вырабатывают феромоны, влияющие на решение об откладывании яиц). Также варьировало содержание питательных веществ в двух зонах — сахарозы и дрожжей. Одной сахарозы мало, чтобы поддержать развитие личинок. Но самки могут заселить субстрат дрожжами при откладывании яиц. Если добавить дрожжи изначально, это может теоретически снизить необходимость в общем использовании одного места.

Оказалось, что если субстрат содержит только сахарозу, то при повышении концентрации феромоны сначала больше привлекали самок после спаривания, потом меньше, зависимость была нелинейная. Если субстрат содержит сахарозу и дрожжи, то с нарастанием концентрации феромоны (самцов) в какой-то момент начинали отталкивать самку. То есть самки после спаривания выбирают место для откладывания яиц, основываясь на концентрации феромонов, то есть на числе мушек, которые посетили это место ранее. И все это зависит еще и от наличия ресурсов.

В дальнейшем исследования проводили на субстрате, содержащем только сахарозу. В опытах на мушках, неспособных производить некоторые феромоны, было показано, что для привлечения самок после спаривания нужны цВА и углеводороды кутикулы, специфичные для самцов, в частности, 7-трикосен (7-Т).

В этих экспериментах был исключен контакт между феромонами и дрозофилами, то есть они воспринимали их обонятельными рецепторами. Это противоречит данным о восприятии кутикулярных углеводородов в основном при контакте. Авторы предположили, что 7-Т может окисляться в более мелкие летучие молекулы, например, гептанал. И действительно, цВА и гептанал оказывали такое же влияние на самок после спаривания, как и цВА и 7-Т. Эти и другие опыты позволили авторам заключить, что самки используют концентрацию цВА как дозозависимый индикатор размера группы, а 7-Т и гептанал работают как кофактор, привлекающий самок независимо от дозы.

При подавлении нейронов обонятельных рецепторов дрозофилы переставали реагировать на цВА и 7-Т. В частности, есть сведения, что разные дозы цВА определяются рецепторами Or65a и Or67d. Гептанал, в свою очередь, узнает целая группа обонятельных рецепторов.

По мнению авторов, их работа поможет понять, как мозг воспринимает размер группы, а также разработать новые стратегии борьбы с насекомыми.

Белок ядерной поры NUP54 отвечает за репродуктивное поведение у самок дрозофил